Наши консультанты
Телефоны:

095-512-91-35

063-333-19-00

 

ВСЕ КОНТАКТЫ
free web site clock информер часов на сайт

Яндекс цитирования

ЗАО ДОРИС - Интернет провайдер в Донецке

20.12.2020

Цезий. Описание металла. Его свойства

 

Химический элемент цезий - это бело-голубой блестящий металл, неустойчивый к воздуху. Из всех металлов цезий самый мягкий. Шкала твердости Мооса дает твердость всего 0,2 для цезия. Цезий является наиболее реактивным химическим элементом из всех щелочных металлов и имеет сильный электроположительный характер. В соединениях цезий присутствует исключительно в виде бесцветного катиона Cs + . Подавляющее большинство соединений цезия легко растворимы в воде, за исключением нерастворимых двойных галогенидов цезия с железом , медью , кадмием , сурьмой , свинцом и висмутом , перманганата цезия CsMnO 4 и терафторбората цезия CsBF 4 .
Таблица растворимости соединений цезия.
На воздухе цезий самопроизвольно воспламеняется и горит с образованием супероксида CsO 2 , в атмосфере озона он горит с образованием красного нестабильного озонида цезия CsO 3 . Цезий очень бурно, даже взрывоопасно, реагирует с водой и льдом с образованием гидроксида цезия CsOH , который является самым сильным едким веществом из всех гидроксидов щелочных металлов: 2Cs + 2H2O 2CsOH + H 2 Он соединяется с водородом с образованием твердого высокореакционноспособного гидрида CsH , который самовоспламеняется даже в сухом воздухе. Он вступает в реакцию с галогенами уже при комнатной температуре, с селеном и теллуром соединяется даже при температурах значительно ниже нуля. Он вступает в реакцию с серой уже при температуре 100 ° C. Реакция цезия с жидким аммиаком происходит с образованием гексааминесцентного комплекса, он реагирует с газообразным аммиаком с образованием амида цезия: Cs + 6NH 3 [Cs (NH 3 ) 6 ] 2Cs + 2NH 3 2CsNH 2 + H 2 Цезий является сильным восстановителем, под действием цезия можно получить аурид цезия CsAu , уникальное соединение, в котором золото из благородных металлов находится в степени окисления -I, таким же свойством обладает только рубидий . Восстановительные свойства цезия проявляются также в его реакции с разбавленной серной кислотой, в которой восстанавливается элементарная сера: 8Cs + 6H 2 SO 4 4Cs 2 SO 4 + SO 2 + S + 6H 2 O С галлием , индием и торием они образуют интерметаллические соединения, которые обладают светочувствительными свойствами.
Появление цезия в природе
Цезий был открыт в 1860 году Робертом Бунзеном и Густавом Кирхгофом в воде из минеральных источников с помощью эмиссионной спектроскопии. Цезий был первым химическим элементом, идентифицированным этим методом. Путем фракционной кристаллизации Бунзену удалось получить чистый хлорид цезия, позже также карбонат и тартрат. Лишь в 1881 году Карл Зефферберг выделил цезий в металлической форме электролизом расплава смеси цианида цезия и бария. Элементарный цезий в природе не встречается, в виде соединений в следовых количествах он сопровождает другие щелочные металлы . Среднее содержание цезия в земной коре составляет 3 г / т. Природный цезий - это 100% стабильный изотоп 133 Cs , еще 67 нестабильных изотопов цезия с массовыми числами от 112 до 151 были получены искусственно. Наиболее важными минералами цезия являются полюцит Cs 2 (AlSi 2 O 6 ) 2 · H 2 O и авогадрит (K, Cs) BF 4 . Наибольшее содержание цезия (Cs, 35,92%) из всех известных минералов имеет паутовит CFSE 2 S 3 .
Другие минералы цезия .
Мировые запасы цезия еще не разведаны, самые крупные подтвержденные запасы, составляющие 70 тыс. Т чистого металла, находятся в Канаде (озеро Берник, Манитоба) . Запасы цезия в Чешской Республике расположены в окрестностях Чиновца в Рудных горах, зарегистрированное рудное месторождение Cnovec-jih содержит 1800 тонн цезия, 37000 тонн рубидия и 112000 тонн лития, это месторождение также имеет запасы олова , вольфрама , ниобия и тантала .
Производство цезия
Производство цезия осуществляется электролизом плавления хлорида или гидроксида цезия. Хлорид цезия, необходимый для электролиза, получают выщелачиванием полуцита соляной кислотой с небольшим добавлением фтористоводородной и бромистоводородной кислот. Продукт выщелачивания представляет собой не чистый хлорид цезия, а смесь CsSbCl 4 , Cs 2 ICl и [CS 2 (CeCl 6 )] , из которой чистый хлорид цезия получают фракционной кристаллизацией и последующим гидролизом. Другая возможность - щелочная плавка руды со смесью CaCO 3 и CaCl 2 или Na 2 CO 3 и NaCl.. Продуктом щелочного плавления является Cs 2 CO 3 , который превращается в хлорид цезия путем реакции с HCl . Другой способ получения цезий выщелачивание поллуцита в 40% -ной серной кислоты, цезий переходит в раствор в виде квасцов Cs 2 SO 4 · Al 2 (SO 4 ) 3 · 24H 2 O .
Последний метод производства - это прямое восстановление полиамида натрием , калием , кальцием или цирконием , восстановление происходит в вакууме или в очень разбавленной атмосфере аргона при температурах от 640 до 700 ° C. Продукт представляет собой металлический цезий с чистотой более 98%, основной загрязнитель - рубидий. Металлический цезий также может быть получен восстановлением карбоната, гидроксида или алюмината расплавленным магнием в атмосфере водорода или восстановлением кальцием в вакууме. В прошлом металлический цезий также получали восстановлением хромата цезия металлическим цирконием. Помимо минералов, основным источником цезия для его производства является карбонат цезия Cs 2 CO 3 , который вместе с карбонатом рубидия Rb 2 CO 3 образуется как побочный продукт при рафинировании лития . Неочищенный цезий очищается до очень высокой степени чистоты термическим разложением азида цезия CsN 3 при 390 ° C. Азид цезия получают взаимодействием растворимых солей цезия с азидом бария Ba (N 3 ) 2 . Практическое использование Первоначально цезий не имел значительного практического применения, с 1920 года его начали использовать в производстве трубок в качестве геттера, то есть вещества, используемого для удаления остатков кислорода при вакуумировании стеклянных трубок и колб. В настоящее время цезий в виде интерметаллического соединения KCsSb используется для создания чувствительного слоя фотоэлементов в приборах ночного видения. В форме оксида Cs 2 O он является частью катализаторов некоторых химических реакций (производство акриловой кислоты, стирола, метанола, антрахинона, фталевого ангидрида и др.) . Катализаторы, легированные цезием, на основе оксидов переходных металлов используются при окислении SO 2 до SO 3 в производстве серной кислоты. Очень агрессивный гидроксид цезия CsOHявляется основным компонентом ванн травления при производстве полупроводников и используется для обессеривания некоторых типов тяжелого масла. Растворяя его в муравьиной кислоте, получают HCOOC формиата цезия , который используется для приготовления очень плотных растворов для промывки подводных нефтяных скважин. Кристаллический йодид и бромид цезия используются для производства чувствительных слоев сцинтилляционных инструментов, особенно для обнаружения гамма-лучей и рентгеновских лучей. Сульфат цезия Cs 2 SO 4 и трифторацетат цезия CF 3 COOC используются для регулирования плотности растворов при разделении вирусов и нуклеиновых кислот с помощью ультрацентрифуги. Хлорид цезия используется как противоядие при отравлении мышьяком . Иодид цезия CsIслужит люминофором в галогенидных лампах. Нитрат цезия CsNO 3 используется в пиротехнике - окрашивает пламя в голубой цвет. Радиоактивный изотоп 137 Cs используется в медицине и при радиационной стерилизации пищевых продуктов.

 

 

 



Атлантида